數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)算法及加減速控制方法研究.pdf

1、插補(bǔ)及加減速控制的精度和速度是CNC系統(tǒng)的重要指標(biāo)，決定了數(shù)控系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。本文針對(duì)這兩方面的問(wèn)題做了深入的理論和應(yīng)用研究。 針對(duì)研制自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，本文主要研究插補(bǔ)精度高、換向較少、有利于軸連續(xù)運(yùn)動(dòng)的最小偏差插補(bǔ)算法及直接加減速控制方法。在改進(jìn)原算法的基礎(chǔ)上處理了非過(guò)原點(diǎn)線形的插補(bǔ)問(wèn)題，證明了特殊情況下的插補(bǔ)精度，推導(dǎo)出最小偏差法三維直線插補(bǔ)算法，并首次采用解析法證明了三維直線插補(bǔ)精度，詳細(xì)討論了終點(diǎn)判別條件，

2、解決了圓弧插補(bǔ)時(shí)因終點(diǎn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致飛車的問(wèn)題，首次將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的Bresenham算法與最小偏差法有機(jī)結(jié)合，建立了圖形學(xué)與電機(jī)控制系統(tǒng)的關(guān)系。本文還提出了基于最小偏差算法的加減速控制方法，采用實(shí)時(shí)速度計(jì)算法，通過(guò)減少靜態(tài)變量、減少參數(shù)傳遞、減少程序的長(zhǎng)轉(zhuǎn)移、簡(jiǎn)化乘除法運(yùn)算，以解決實(shí)時(shí)計(jì)算浪費(fèi)機(jī)時(shí)的問(wèn)題，使進(jìn)給速度達(dá)到2500mm/min。該速度控制方法使操作者可以根據(jù)負(fù)載的情況，靈活改變最高運(yùn)行頻率、加速度等速度控制參數(shù)，而無(wú)需重新制表

3、，可方便實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床的配套。上述的研究展現(xiàn)了一個(gè)從理論推導(dǎo)到實(shí)際應(yīng)用的完整的最小偏差插補(bǔ)算法和速度控制方法，滿足經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的精度、速度的要求，并已應(yīng)用于本實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)中，為其產(chǎn)業(yè)化鋪平了道路。 針對(duì)目前大多數(shù)中高檔CNC系統(tǒng)只具有直線圓弧插補(bǔ)指令的現(xiàn)狀，本文研究了Step標(biāo)準(zhǔn)中的Nurbs曲線插補(bǔ)算法、多坐標(biāo)參數(shù)曲面插補(bǔ)算法及自適應(yīng)速度控制方法。插補(bǔ)過(guò)程中，為提高插補(bǔ)計(jì)算的精度和速度，提出了改進(jìn)的試探修正法

4、，以代替復(fù)雜的求導(dǎo)過(guò)程。速度控制過(guò)程中，采用插補(bǔ)前S型加減速曲線進(jìn)行速度控制，將插補(bǔ)的弓高誤差、機(jī)床許用加速度均考慮在內(nèi)，并提出時(shí)間順延法，加減速對(duì)稱法，實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)時(shí)自適應(yīng)的加減速控制。本文提出的方法不僅充分發(fā)揮了插補(bǔ)前加減速控制的位置精確的優(yōu)勢(shì)，還解決了減速點(diǎn)預(yù)測(cè)困難的問(wèn)題，具有位置精度高、無(wú)沖擊、自適應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。其中的弧長(zhǎng)求解算法的精度高于CAD/CAM的計(jì)算精度。該速度控制方法也可以用于加工前的仿真，幫助編程人員選擇合理的進(jìn)給速度